Siri za ulimwengu wa uyoga: ubongo wa buibui kama analog ya mwanadamu

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Mnamo 2000, Profesa Toshiyuki Nakagaki, mwanabiolojia na mwanafizikia katika Chuo Kikuu cha Kijapani cha Hokkaido, alichukua sampuli ya ukungu wa manjano na kuiweka kwenye mlango wa maze ambayo hutumiwa kujaribu akili na kumbukumbu ya panya. Katika mwisho mwingine wa maze, aliweka mchemraba wa sukari. Uyoga haukupata tu njia ya sukari, lakini pia ulitumia njia fupi zaidi kwa hili.

Uyoga unafikiria nini?

Physarum polycephalum ilinukia kama sukari na ikaanza kutuma chipukizi zake kuitafuta. Utando wa buibui wa uyoga uligawanyika mara mbili katika kila makutano ya maze, na wale walioanguka kwenye ncha iliyokufa waligeuka na kuanza kutazama pande zingine. Kwa saa kadhaa, utando wa uyoga ulijaza vijia vya maze, na mwisho wa siku mmoja wao akapata sukari.

Baada ya hapo, Toshiyuki na timu yake ya watafiti walichukua kipande cha utando wa buibui wa uyoga ambao ulishiriki katika jaribio la kwanza, na kuiweka kwenye mlango wa nakala ya labyrinth sawa, pia na mchemraba wa sukari kwenye mwisho wake mwingine. Kilichotokea kilimshangaza kila mtu. Mara ya kwanza, cobweb iligawanyika katika mbili: chipukizi moja ilifanya njia ya sukari, bila zamu moja ya ziada, nyingine ilipanda ukuta wa labyrinth na kuivuka moja kwa moja, kando ya dari, moja kwa moja hadi kwenye lengo. Mtandao wa uyoga haukukumbuka tu barabara, lakini pia ulibadilisha sheria za mchezo.

Nilithubutu kupinga tabia ya kuwatendea viumbe hawa kama mimea. Unapofanya utafiti wa uyoga kwa miaka kadhaa, unaanza kuona mambo mawili. Kwanza, uyoga ni karibu na ufalme wa wanyama kuliko inaonekana. Pili, wakati fulani matendo yao yanaonekana kuwa ni matokeo ya uamuzi wa kimakusudi. Nilidhani uyoga unapaswa kupewa fursa ya kujaribu kutatua mafumbo.

Utafiti zaidi wa Toshiyuki uligundua kuwa uyoga unaweza kupanga njia za usafiri pia na kwa haraka zaidi kuliko wahandisi wa kitaalamu. Toshiyuki alichukua ramani ya Japani na kuweka vipande vya chakula katika maeneo yanayolingana na miji mikubwa nchini humo. Aliweka uyoga "huko Tokyo". Baada ya saa 23, walitengeneza utando wa utando kwa vipande vyote vya chakula. Matokeo yake ni mfano halisi wa mtandao wa reli karibu na Tokyo.

Si vigumu kuunganisha pointi kadhaa; lakini kuziunganisha kwa ufanisi na kiuchumi zaidi sio rahisi hata kidogo. Ninaamini kwamba utafiti wetu hautatusaidia tu kuelewa jinsi ya kuboresha miundombinu, lakini pia jinsi ya kujenga mitandao ya habari yenye ufanisi zaidi.

KITENZI CHA KIUMBE KINGINE

Kulingana na makadirio ya kihafidhina, kuna aina elfu 160 za kuvu Duniani, ambazo nyingi zina uwezo wa kuvutia.

Kwa mfano, huko Chernobyl, uyoga uligunduliwa ambao unalisha bidhaa za mionzi na, wakati huo huo, husafisha hewa karibu nayo. Uyoga huu ulipatikana kwenye ukuta wa kiwanda cha nguvu cha nyuklia kilichoharibiwa, ambacho kwa miaka mingi baada ya janga hilo kiliendelea kutoa mionzi ambayo huharibu maisha yote ndani ya eneo la kilomita kadhaa.

Walipokuwa wakichunguza msitu wa Amazoni, wanafunzi wawili wa biolojia katika Chuo Kikuu cha Yale walipata kuvu aina ya Pestalotiopsis microspora, ambayo inaweza kuharibu plastiki. Uwezo huu uligunduliwa wakati kuvu ilikula sahani ya petri ambayo ilikuzwa.

Hadi sasa, sayansi yetu wala teknolojia yetu haiwezi kufanya hivyo. Uchafuzi wa plastiki ni mojawapo ya matatizo makubwa ya kiteknolojia. Leo tuna matumaini makubwa kwa fangasi huu. - Profesa Scott A. Strobl.

Wataalamu wa vinasaba kutoka Taasisi ya Marekani ya Bioenergy walifanikiwa kufanya aina ya uyoga kumeng'enya sukari asilia ya xylose haraka. Umuhimu unaowezekana wa ugunduzi huu upo katika kuunda njia mpya, nafuu na ya haraka ya kuzalisha nishati safi ya mimea.

Inaweza kuonekana, kiumbe cha "primitive", bila ubongo na mdogo katika harakati, hufanya miujiza zaidi ya udhibiti wa sayansi?

Ili kujaribu kuelewa ulimwengu wa uyoga, lazima kwanza ueleze kitu. Shiitake, portobello na champignon sio tu majina ya uyoga wa chakula. Kila mmoja wao ni kiumbe hai, kinachowakilisha mtandao wa mamilioni ya utando mwembamba chini ya ardhi. Uyoga unaochungulia nje ya ardhi ni "ncha za vidole" tu vya utando huu, "zana" ambazo mwili hueneza mbegu zake. Kila "kidole" kama hicho kina maelfu ya spores. Wanabebwa na upepo na wanyama. Wakati spores zinaanguka chini, huunda utando mpya na kuota na uyoga mpya.

Kiumbe hiki hupumua oksijeni. Sio kawaida sana kutoka kwa mtazamo wa kibiolojia kwamba ni mali ya ufalme wake, uliotengwa na wanyama na mimea.

Lakini tunajua nini hasa kuhusu aina hii ya maisha?

Hatujui ni nini kinachochochea mfumo wa chini ya ardhi wa cobwebs kwa wakati fulani kutolewa uyoga kwenye uso wa dunia; kwa nini uyoga mmoja hukua kuelekea mti mmoja na mwingine kuelekea mti mwingine; na kwa nini baadhi yao hutoa sumu ya mauti, wakati wengine ni kitamu, afya na harufu nzuri. Katika baadhi ya matukio, hatuwezi hata kutabiri ratiba ya maendeleo yao. Uyoga unaweza kuonekana katika miaka mitatu, au hata miaka 30 baada ya spore yao kupata mti unaofaa. Kwa maneno mengine, hatujui hata mambo ya msingi kuhusu uyoga. - Michael Pollan, mtafiti.

MALKIA WA MAREHEMU

Tunapata vigumu kuelewa uyoga kwa sababu ya muundo wao wa anatomiki. Unapochukua nyanya mkononi mwako, unashikilia nyanya nzima mkononi mwako jinsi ilivyo. Lakini huwezi kung'oa uyoga na kuchunguza muundo wake. Uyoga ni matunda tu ya kiumbe kikubwa na ngumu. Wavu wa utando ni mwembamba sana kuweza kuondolewa kwenye udongo bila kuuharibu. - Sgula Motspi, microbiologist.

Tatizo jingine ni kwamba uyoga mwingi wa misitu hauwezi kufugwa na ni vigumu sana kukua, kwa utafiti na kwa madhumuni ya viwanda.

Wanachagua takataka fulani tu, wao wenyewe huamua wakati wa kuota. Mara nyingi uchaguzi wao huanguka kwenye miti ya zamani ambayo haiwezi kuhamishiwa mahali pengine. Na hata tukipanda mamia ya miti inayofaa msituni na kunyunyizia mabilioni ya mbegu ardhini, hakuna uhakika kwamba tutapata uyoga kwa wakati unaofaa. - Michael Pollan, mtafiti.

Mifumo ya lishe, ukuaji, uzazi na uzalishaji wa nishati katika kuvu ni tofauti kabisa na ile ya wanyama. Hawana klorofili na kwa hiyo, tofauti na mimea, hawatumii moja kwa moja nishati ya jua. Champignons, shiitake na portobello, kwa mfano, hukua kwenye takataka ya mimea iliyoharibika.

Kama wanyama, uyoga humeng'enya chakula, lakini, tofauti na wao, wao huchimba chakula nje ya miili yao: uyoga hutoa vimeng'enya ambavyo hutengana na vitu vya kikaboni ndani ya vifaa vyake, na kisha kunyonya molekuli hizi.

Ikiwa udongo ni tumbo la dunia, basi uyoga ni juisi yake ya utumbo. Bila uwezo wao wa kuoza na kusindika mabaki ya viumbe hai, dunia ingeweza kukosa hewa muda mrefu uliopita. Vitu vilivyokufa vingejikusanya bila kikomo, mzunguko wa kaboni ungekatizwa, na viumbe vyote vilivyo hai vingeachwa bila chakula.

Tunazingatia maisha na ukuaji katika utafiti wetu, lakini kwa asili, kifo na kuoza ni muhimu sawa. Uyoga ni watawala wasio na ubishi wa ufalme wa kifo. Kwa hiyo, kwa njia, kuna wengi wao katika makaburi. Lakini siri kubwa ni nishati kubwa ya uyoga. Kuna uyoga ambao unaweza kupasua lami, kuangaza gizani, kusindika rundo zima la taka ya petrochemical mara moja na kuibadilisha kuwa bidhaa ya kula na yenye lishe. Kuvu wa Coprinopsis atramentaria wanaweza kukuza mwili unaozaa kwa masaa machache na kisha, kwa siku moja, kugeuka kuwa dimbwi la wino mweusi.

Uyoga wa hallucinogenic hubadilisha mawazo ya watu. Kuna uyoga wenye sumu ambao wanaweza kuua tembo. Na kitendawili ni kwamba zote zina kiasi kidogo cha kalori ambazo watafiti kawaida hutumia kupima nishati. Njia yetu ya kupima nishati haionekani kutoshea hapa. Kalori ni sifa ya nishati ya jua iliyohifadhiwa kwenye mimea. Lakini uyoga huhusishwa dhaifu na jua. Wao huota usiku na kunyauka wakati wa mchana. Nishati yao ni kitu tofauti kabisa.

- Michael Pollan, mtafiti.

MTANDAO CHINI YA ARDHI

Mycelium ni miundombinu tata ambayo mimea yote duniani iko. Katika sentimita kumi za ujazo za udongo, unaweza kupata kilomita nane za utando wake. Mguu wa mwanadamu unashughulikia takriban kilomita nusu milioni ya utando wa utando ulio karibu sana. - Paul Stemets, mycologist.

Nini kinaendelea kwenye mitandao hii?

Mwanzoni mwa miaka ya 1990, wazo la kwanza liliibuka kuwa wavuti wa utando huu sio tu ulipeleka chakula na kemikali, lakini pia ulikuwa mtandao wa mawasiliano wenye akili na wa kujifunzia. Kwa kuangalia hata sehemu ndogo za mtandao huu, ni rahisi kutambua muundo unaojulikana. Picha za picha za mtandao zinaonekana sawa kabisa. Matawi ya mtandao, na ikiwa moja ya matawi hayatafaulu, basi inabadilishwa haraka na kazi. Nodi zake, ziko katika maeneo ya kimkakati, hutolewa vyema na nguvu kutokana na maeneo yenye kazi kidogo, na hupanuliwa. Wavuti hizi zina usikivu. Na kila mtandao unaweza kufikisha habari kwa mtandao mzima.

Na hakuna "seva ya kati". Kila wavuti inajitegemea, na habari inayokusanya inaweza kupitishwa kwa mtandao katika pande zote. Kwa hivyo, mfano wa msingi wa mtandao umekuwepo wakati wote, tu ulikuwa umejificha chini. - Paul Stemec, mtaalam wa magonjwa ya akili

Mtandao wenyewe unaonekana kuwa na uwezo wa kukua kwa muda usiojulikana. Kwa mfano, katika jimbo la Michigan, mycelium ilipatikana, ambayo imekua chini ya ardhi katika eneo la kilomita tisa za mraba. Inakadiriwa kuwa na umri wa miaka 2,000 hivi.

Mtandao unaamua lini kukuza uyoga?

Wakati mwingine sababu ni hatari kwa mustakabali wa mtandao. Ikiwa msitu unaolisha mtandao unawaka, mycelium huacha kupokea sukari kutoka kwenye mizizi ya miti. Kisha yeye huota uyoga kwenye ncha zake za mbali, ili waeneze spora za kuvu, "huru" jeni zake na kuwapa fursa ya kupata mahali mpya. Hivi ndivyo usemi "uyoga baada ya mvua" ulionekana. Mvua huosha uozo wa kikaboni kutoka ardhini na, kwa asili, hunyima mtandao wa chanzo chake cha nguvu - basi mtandao hutuma "timu za uokoaji" na migogoro katika kutafuta kimbilio jipya.

NDOTO ZA USIKU KWA WADUDU

"Kutafuta nyumba mpya" ni jambo lingine linalofautisha uyoga kutoka kwa wanyama na falme za mimea. Kuna uyoga ambao hueneza spores zao kama vile matunda yanavyoeneza mbegu zao. Nyingine hutokeza pheromoni ambazo hufanya viumbe hai vitamani kwa kulazimishwa. Wakusanyaji wa truffle nyeupe huitumia kutafuta nguruwe, kwani harufu ya uyoga huu ni sawa na ile ya boar alpha.

Hata hivyo, kuna njia ngumu zaidi na za ukatili za kueneza fungi. Uchunguzi wa mchwa wa Afrika Magharibi wa spishi Megaloponera foetens ulirekodi kwamba wanapanda miti mirefu kila mwaka, na kwa nguvu kama hiyo hutoboa taya zao kwenye shina kwamba baada ya hapo hawawezi kujikomboa na kufa. Hapo awali, hakukuwa na kesi za kujiua kwa wingi wa mchwa.

Ilibadilika kuwa wadudu wanafanya kinyume na mapenzi yao, na mtu mwingine huwapeleka kifo. Sababu ni spores ndogo zaidi ya Kuvu ya הטומנטלה, ambayo wakati mwingine huweza kuingia kwenye midomo ya mchwa. Mara tu kwenye kichwa cha mdudu, spore hutuma kemikali kwenye ubongo wake. Baada ya hapo, chungu huanza kupanda mti ulio karibu zaidi na kutumbukiza taya zake kwenye gome lake. Hapa, kana kwamba anaamka kutoka kwa ndoto mbaya, anaanza kujaribu kujikomboa na, mwishowe, amechoka, hufa. Baada ya wiki mbili hivi, uyoga wa kuota huchipuka kutoka kwa kichwa chake.

Juu ya miti nchini Kamerun, unaweza kuona mamia ya uyoga unaokua kutoka kwenye miili ya mchwa. Kwa fungi, nguvu hii juu ya ubongo ni njia ya uzazi: hutumia miguu ya ant kupanda mti, na urefu husaidia kuenea kwa spores zao kwa upepo; kwa hivyo wanajikuta makazi mapya na…. mchwa mpya.

Uyoga wa Thai "zombie zombie" Ophiocordyceps unilateralis huwahimiza mchwa wanaokula juu yake kupanda majani ya mimea fulani. Umbali ambao mchwa walioambukizwa husafiri kwa hili ni kubwa zaidi kuliko umbali wa maisha yao ya kawaida, na kwa hiyo, baada ya kufikia majani, wadudu hufa kwa uchovu na njaa, na baada ya wiki mbili uyoga hupuka kutoka kwa miili yao.

Viumbe hawa labda ni wa kushangaza zaidi ya yote ambayo nimeona. Tunaamini zinazalisha kemikali zinazofanana na LSD, lakini bado hatujapata dawa zinazochochea tabia kwa maslahi ya mtu. - Profesa David Hughes.

Hughes aligundua fangasi wanaodhibiti ubongo wa buibui, chawa na nzi.

Hii si bahati mbaya, uteuzi asilia, au byproducts ya mchakato mwingine. Vidudu hivi vinatumwa dhidi ya mapenzi yao mahali ambapo hawapaswi, lakini uyoga kama. Tulipohamisha mchwa walioambukizwa kwenye majani mengine, uyoga haukua. - Profesa David Hughes

JINSI ANTIBIOTICS ILIVYOTUNGWA

Pia kuna upande mzuri kwa ukweli kwamba uyoga unaweza kutoa sumu kali. Baadhi ya sumu hizi ni silaha madhubuti dhidi ya maadui wetu wa kawaida. Kwa mfano, microbes.

Kati ya aina elfu 160 za uyoga, miili ambayo ina misombo ya kemikali tata, sayansi iliweza kufafanua na kuzaa 20 tu, na kati yao dawa kadhaa muhimu zaidi zilipatikana.

Kuna sababu uyoga hutoa dawa. Wao daima hukua katika maeneo mabaya zaidi, unyevu, moto, katika maeneo ambayo ni "viwanda vya microbes na virusi." Mimea mingi haina ulinzi dhidi ya mambo haya, lakini fungi hupinga. Dawa inayojulikana ya Lipitor, ambayo ni mojawapo ya ufumbuzi mdogo unaojulikana kwa matatizo ya cholesterol na kisukari, ilipatikana katika uyoga nyekundu wa Kichina. Na uyoga wa enoki na shiitake umejumuishwa kwenye kapu la dawa zinazopokelewa na wagonjwa wa saratani nchini Japani. Elinor Shavit, mwanasaikolojia.

Kwa bahati mbaya, aina mbalimbali za dawa za uyoga hupungua mara kwa mara. Sababu ni uharibifu wa misitu ya miti, hasa katika bonde la Amazon.

Pamoja na aina nyingine za maisha, sisi pia huharibu uyoga. Idadi ya aina zao hupungua kila wakati na hii inanitia wasiwasi kwa sababu za ubinafsi. Ulimwengu umetoa zawadi ya kushangaza - maabara kubwa ya asili ya utengenezaji wa dawa. Kutoka penicillin hadi dawa za saratani, UKIMWI, mafua na magonjwa ya senile. Wamisri wa kale waliita uyoga "mungu wa kifo" kwa sababu. Leo sisi ni mara kwa mara kuharibu maabara hii … - Paul Stemets, mycologist.

Stemets inazungumza juu ya uyoga wa fomitopsis. Iligunduliwa mwaka wa 1965, uyoga huu umeonekana kuwa dawa ya ufanisi kwa kifua kikuu, na leo inakua tu katika maeneo matano nchini Marekani. Katika Ulaya, uyoga huu tayari umepotea kabisa.

Tukiwa na kikundi cha wataalamu, tulienda msituni mara kadhaa, tukijaribu kupata uyoga kadhaa sawa. Baada ya jitihada nyingi, hatimaye tulipata sampuli moja ambayo tulifanikiwa kukua katika maabara. Nani anajua ni watu wangapi uyoga huu utaokoa katika siku zijazo. - Paul Stemets, mycologist.

Mwaka jana, Stemets alijiunga na mpango wa ulinzi wa kibiolojia wa Idara ya Ulinzi ya Marekani na kusaidia katika utafutaji na uhifadhi wa aina 300 za uyoga adimu.

Tulifanya jaribio: tulikusanya chungu nne za takataka. Moja ilitumiwa na sisi kama udhibiti; katika hizo mbili, tuliongeza vitu vya kemikali na kibaiolojia ambavyo hutenganisha taka; juu ya mwisho, spores ya uyoga ilinyunyizwa. Kurudi miezi miwili baadaye, tulipata chungu tatu za fetid nyeusi na moja angavu, iliyomea mamia ya kilo za uyoga … Baadhi ya vitu vya sumu viligeuka kuwa kikaboni. Uyoga ulivutia wadudu, waliweka mayai, ambayo viwavi vilitoka, na kisha ndege walionekana - na lundo hili lote likageuka kuwa kilima cha kijani kilichojaa maisha. Tulipojaribu kufanya vivyo hivyo katika mito iliyochafuliwa, tuliona mchakato wa utakaso kutoka kwa sumu. Hapa kuna cha kuchunguza! Labda matatizo yetu yote ya uchafuzi wa mazingira yanaweza kutatuliwa na uyoga sahihi. - Paul Stemets, mycologist.

UBONGO UKO WAPI?

Toshiyuki anasema hivi: “Kadirio moja ni kwamba inafanya kazi kwa njia sawa katika uyoga.” “Kutokana na maoni ya kibiolojia, kila utando wa buibui hupokea ishara za kemikali kuhusu mahali pa kwenda na mambo ya kuepuka. Jumla ya ishara hizi huunda aina ya mfumo wa kufanya maamuzi. Kwa maneno mengine, akili ya uyoga iko kwenye mtandao wake. Ongeza kwa hayo mamilioni ya miaka ya mageuzi chini ya hali ngumu zaidi, iliyozidishwa na mamia ya maelfu ya spishi tofauti, na una kitu ambacho kinapaswa kuwa na akili ya kutosha.

- Na haya ni maelezo yako ya kile kinachotokea?

- Huu ni mwanzo.